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La robótica en la medicina

Enviado por Adrian Guayara



  1. Resumen
  2. Introducción
  3. La Medicina
  4. La robótica
  5. Robots quirúrgicos
  6. Robot de Almacenamiento y distribución de medicamentos
  7. Robots Asistenciales
  8. Robots-Prótesis
  9. Exoesqueletos
  10. Robótica terapéutica
  11. Simuladores de realidad virtual
  12. Conclusiones
  13. Referencias

Resumen

El presente documento trata de la robótica y el papel fundamental que ha adquirido estos últimos años en el campo de la medicina y lo interesante que ha resultado la unión de estas dos áreas que suponen ser totalmente diferentes por el hecho que el uno trata de cuidar la salud de hombre mientras que el otro se centra en diseñar máquinas programables y automatizadas. Empezaremos explicando cada campo de una manera individual para después irlos relacionando en diferentes aplicaciones que se pueden conseguir. Además de eso, este estudio de arte muestra en cada desarrollo de un subtema los beneficios y usos que se obtiene de los robots en ámbitos de la medicina. Entre sus tantos beneficios veremos el de ayudar al movimiento de personas discapacitadas, ayudar a cirujanos en operaciones complicadas, servir como herramientas para rehabilitación de personas, entre otros importantes beneficios.

Índice de Términos— Robótica, Medicina, cirugías, robots, tecnología.

Introducción

Este ensayo trata de ver como la robótica en estos últimos años ha ingresado en el campo de la medicina con cosas nuevas y revolucionarias que están encaminadas al beneficio humano, esto históricamente es algo nuevo ya que la robótica siempre ha estado ligado a ramas que se relacionan con la industria y la tecnología como: la automatización, la mecánica, la electrónica, la informática, entre otros.

La medicina así como la robótica, evaluándolas y analizándolas de manera separada podemos darnos cuenta que han evolucionado de una forma rápida tomando en cuentas las últimas décadas. Cada campo ha contribuido a diferentes objetivos para el avance del ser humano, respecto a la medicina se ha observado como a estado preparada para estos tiempos ya que se han desatado algunos virus en los cuales el mundo sufrió con pérdidas humanas y económicas, no obstante, sin tener los medicamentos adecuados para estos catástrofes las perdidas hubieran sido cifras exorbitantes. En cuanto a la robótica observamos que no se ha quedado atrás con avances en la tecnológicos y grandes contribuciones a la industria y a la electrónica.

Estos avances individuales de cada campo nos llevan al tema principal de este trabajo que es la robótica en la medicina, y trata en sí de la fusión y la contribución de estos campos totalmente diferentes en fin de un solo objetivo: El cuidado del cuerpo y la salud del ser humano.

DESARROLLO

Antes de tratar y profundizarnos en nuestro tema central que es la robótica en la medicina tenemos que ver y conocer unos conceptos previos para entender de mejor manera la relación que han logrado estas dos ramas. Aunque estos conceptos sean algo cortos nos ayudaran para desarrollar de mejor manera una explicación del presente artículo.

La Medicina

Como ya es de conocimiento general aproximadamente cada 5 años la medicina cambia como se conoce y los tratamientos antiguos se vuelven obsoletos y dejan de servir para dar paso a innovadores descubrimientos y nuevos avances medicinales. Por Ejemplo: Un ojo biónico para personas no videntes o que sufrieron un accidente; crear vacunas contra el cáncer; tratar de encontrar medicamentos que reduzcan el riesgo del VIH son investigaciones que han sido fallidas pero han ido progresando poco a poco [1]. Sin embargo, este campo como todos los demás está sujeto a mejoras y porque no a colaboraciones de otras ramas científicas que puedan colaborar en un mismo objetivo: El bienestar del ser humano.

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Fig.1 Operaciones medicas convencionales [2]

La robótica

La robótica es la ciencia que se dedica al diseño y construcción de máquinas que poseen un cierto grado de inteligencia para facilitar la vida al hombre en circunstancias en las que sería más útil y prestaría mejor ayuda la participación de un robot que la del ser humano. [3]

Las ventajas de un robot en sustitución del humano en ciertos labores resulta excelente, esto lo vemos cuando necesitamos hacer tareas repetitivas o agotadoras, basta con una programación a un robot de lo que se desea hacer y solucionado el problema, también nos sirven como un ser experimental ya que no se puede lograr ciertas funciones en una experimentación animal, y una de las mayores ventajas de un robot en relación con la medicina es la exactitud y manipulación de piezas, herramientas o dispositivos médicos que con una adecuada programación pueden ser de gran ayuda. [4].

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Fig.2 Brazo robótico [5]

Robots quirúrgicos

Las personas que han sido operadas por robots se han favorecido en aspectos como tener una cirugía con mucha más precisión sin temblores humanos, una recuperación más acelerada ya que al ser más exactos pueden llegar con más facilidad en zonas inasequibles para la mano médica logrando así dañar menos el tejido sano alrededor de la zona afectada. Además, la utilización de dichas maquinas acorta la permanencia en el hospital, reduce el trauma operativo y proporciona una mejor visión estética a la herida pos operación del paciente. Esto ha sido un proceso estudio que ha tomado varios proyectos e investigaciones y que se han llevado a cabo en los últimos 10 años. [6]. Por otro lado tenemos que diferenciar entre la robótica quirúrgica y la robótica industrial. Cuando nos referimos a la robótica en la industria, el software utilizado es muy diferente ya que se programa a un robot para que este realice acciones repetidas varias veces, mientras que, cuando hablamos de los robots quirúrgicos llegamos al punto que estas máquinas ya no serán totalmente independientes sino que estarán interrelacionadas con un cirujano especialista en esta área . De este modo podemos ver que las diferencias de la robótica quirúrgica con la industrial se presentan en el tipo de programación y en el trabajo individual o en conjunto. [7] Sin Embargo, aunque este tipo de cirugía presente grandes ventajas y resulte un gran avance médico, este tipo de intervención quirúrgica no es adecuado para todos, ya que el medico deberá determinar si el paciente es o no un buen candidato, el cirujano de turno dará el visto bueno o la negación al paciente tras examinar: sus antecedentes quirúrgicos, la afección que demanda el tratamiento, las cavidades de su cuerpo y la experiencia que posee el cirujano.[8] Estas cirugías robóticas se puede clasificar en dos áreas principales: La cirugía guiada por imágenes y la cirugía mínimamente invasiva. [9]

  • La cirugía guiada por imágenes robótica

La cirugía guiada por imágenes (IGS) o cirugía asistida por ordenador (CAS) es el termino general que se utiliza para un procedimiento quirúrgico donde el cirujano utiliza la tecnología informática en conjunción con imágenes radiológicas para realizar la intervención mediante un robot quirúrgico. [10]

La finalidad principal de este método de cirugía es la investigación en el diseño y progreso de nuevos elementos, dispositivos y sistemas de navegación quirúrgicos que ayuden al cirujano durante una intervención complicada, dotándoles de datos adicionales para mejorar su orientación, precisión y obviamente la seguridad del paciente. [11].

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Fig.3 Cirugía guiada por imágenes en un ordenador [12]

  • La cirugía mínimamente invasiva robótica

Este tipo de cirugías al igual que las guiadas por imágenes ya no se tratan de una ficción como se podía creer tiempos atrás sino ya son una realidad. [13] Hay varios hospitales en los que los cirujanos operan sentados a aproximadamente 15 metros de la mesa en la que está el paciente, claro está ayudados por robots. Los especialistas en dichas cirugías consiguen resultados fabulosos. Además, en estas prácticas médicas se utiliza el ombligo para realizar la intervención o también se usan orificios naturales (la boca, el ano o la vagina) para extirpar órganos completos. Estos nuevos procedimientos están evolucionando la cirugía. [14].Además de que se simplifican las intervenciones complejas debido a la amplia gama de instrumentos quirúrgicos. [15].

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Fig.4 Realización de la Cirugía mínimamente invasiva (CMI) [14]

Robot de Almacenamiento y distribución de medicamentos

Según las estadísticas se sabe que uno los principales motivos de muertes en todo el mundo se debe a errores médicos, también se sabe que existe un considerable porcentaje de muertes por errores de un tratamiento médico. Esto hace ver que se debe mejorar el sistema de dispensación de medicamentos. Además, somos conscientes que la dispensación de medicamentos genera un gran gasto. Es por esto y otras razones que en la actualidad se está automatizando la distribución de medicamentos con robots. Hoy en día aunque resulte difícil de creer se están utilizando cada vez más a los robots como una herramienta para repartir medicamentos en las farmacias y en los hospitales. Un modelo que esta siento muy utilizado es el HOMERUS. Este posibilita a los pacientes seleccionar el medicamento necesario de acuerdo a los códigos a rayas y la facilidad de acceder a uno de ellos ya que permanecen disponibles todo el día. A parte, este robot contiene una unidad de envase. Como podemos ver los sistemas de almacenamiento y distribución de medicamentos al ser automatizados con robots disminuyen los errores y generan una dosificación y dispensación segura y más confiable. [6], [16].

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Fig.5 Robot almacenador y dispensador de medicamentos. [16]

Robots Asistenciales

Los avances tecnológicos en la robótica están permitiendo el diseño y construcción de robots asistenciales para personas enfermas, discapacitadas, personas de avanzada edad, etc. que necesitan una supervisión y cuidado continuo y sobretodo un tratamiento con más comodidad. Este tipo de robots están creados para ayudar en los hospitales con el fin de ahorrar tiempo a los doctores para que dediquen más tiempo a otros pacientes. Estos robots podrían cubrir ciertas tareas de una enfermera tales como la limpieza, de información, repartir medicamentos, controlar la temperatura, organizar las visitas, etc. [17]

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Fig.6 Asibot, Brazo robótico asistencial para discapacitados. [18]

Robots-Prótesis

Las prótesis inteligentes se están utilizando hace varios años, estas partes robóticas permiten la restitución parcial o total de partes dañadas del cuerpo. Una prótesis robótica es un elemento artificial dotado de cierta autonomía e inteligencia, capaz de realizar una función de una parte faltante del cuerpo. Un problema común de resolver es el de cómo mover o controlar dichos dispositivos robóticos. Una forma utilizada es utilizando las señales mioeléctricas del beneficiario, dichas señales son generadas el cerebro para mover los músculos. [19]

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Fig.7 Prótesis controlada por señales mioeléctricas. [19]

Exoesqueletos

Son máquinas que realizan la función parcialmente la función del esqueleto pero desde afuera del cuerpo humano. Los exoesqueletos frecuentemente son construidos y diseñados para permitir caminar y moverse a personas discapacitadas o amplificar la fuerza y resistencia de una persona con desordenes de movilidad. Estos dispositivos biónicas avanzados, se unen al cuerpo para mejorarlo y potencializarlo en capacidades locomotoras. También se los llama "ropa-robótica" y en la actualidad a tomado una gran trascendencia en estos últimos años y son objeto varias investigaciones para mejorarlos. [20] Algo en tomar en cuenta es también su precio que compañías como Panasonic están en constate trabajos para reducir sus costos de fabricación y así ser más asequibles para personas de bajos recursos. [21].

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Fig.8 Exoesqueletos en la actualidad. [21]

Robótica terapéutica

Se utiliza en hospitales, clínicas o en el mismo domicilio la función de esto es entregar una rehabilitación rápida a pacientes que han sufrido accidentes o enfermedades que les han quitado o mermado sus funciones de locomoción. El campo de la robótica terapéutica incorpora: partes artificiales, robots para terapias y robots que dan asistencia personal a sus pacientes. [22]

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Fig.9 Robot terapéutico con efector final [23]

Simuladores de realidad virtual

Este tipo de simuladores se emplean para poder entrenar a los doctores en cirugías de invasión mínima u otras aplicaciones, el usuario experimenta un mundo o vista artificial, que la percibe como un hecho real para así poder tener un mejor criterio al momento de realizar una intervención quirúrgica real. [24]

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Fig.10 Simuladores quirúrgicos robóticos [24]

Conclusiones

Como hemos visto en el presente documento se ha tratado de los avances medicinales involucrando el campo de la robótica , dicho campo está evolucionando y progresando a un ritmo acelerado tal es el caso que podemos observar como esta ciencia se involucra cada vez más con las diferentes ciencias con resultados excelentes y con grandes beneficios al ser humano. La robótica en la medicina como vimos involucra en si varios ámbitos ya sea en cirugías de alto riesgo, en rehabilitaciones, en ayuda a personas con enfermedades de movilidad o discapacitados, en el almacenamiento de medicamentos y también en lo que se trata en pruebas ficticias y cirugías computarizadas.

En definitivo, la robótica y la medicina trabajando como ciencias individuales tienen para progresar mucho más ya sea la robótica en la tecnología y la medicina en nuevas investigaciones médicas, sin embargo, la robótica conjuntamente con la medicina, es decir, englobándolas en un solo campo de estudio, serán mucho más interesantes para futuros investigadores, doctores o ingenieros ya que la tanto la medicina como la robótica fueron creadas para el beneficio humano, la medicina para cuidar la salud y la robótica para la comodidad del hombre, esto nos hace reflexionar que si tienen un propósito similar un trabajo en equipo de estas dos áreas de científicas sería lo más conveniente para el mundo.

Referencias

[1] Luis Jaramillo, "El avance y las nuevas cosas de la medicina", [en línea], fecha de consulta: [9 de julio de 2014] Disponible en: http://noessolocurar.blogspot.com/

[2] María José Agudelo Giraldo, "La medicina: neurocirugía", [en línea], fecha de consulta: [9 de julio de 2014], Disponible en: http://mariajose1996g.blogspot.com/

[3] IUTC, "La robótica", [en línea], fecha de consulta: [9 de julio de 2014] Disponible en: http://cienciatecnologia-iutc.blogspot.com/2009/02/la-robotica.html

[4] Castlevania, "Ventajas y desventajas de la robótica", [en línea], fecha de consulta: [10 de julio de 2014] Disponible en: http://robotica-ares.blogspot.com/

[5] RT, "Crean una mano robótica", [en línea], fecha de consulta: [10 de julio de 2014] Disponible en: http://actualidad.rt.com/ciencias/view/22912-Crean-una-mano-rob%C3%B3tica-a-vez-superresitente-y-superdelicada

[6]Amada Argelis Acosta y Rosaura Cruz, "La robótica en la medicina", [en línea], fecha de consulta: [10 de julio de 2014] Disponible en: http://roboticaensalud.blogspot.com/

[7] "Principales diferencias entre la robótica quirúrgica y la robótica industrial", [en línea], fecha de consulta: [11 de julio de 2014] Disponible en: http://www-assig.fib.upc.es/~rob/protegit/treballs/Q2_03-04/aplic_medicas/Robots_quirurgicos.htm

[8] AMERICAN SOCIETY FOR REPRODUCTIVE MEDICINE, "Cirugía Robótica", [en línea], fecha de consulta: [11 de julio de 2014] Disponible en: http://reproductivefacts.org/uploadedFiles/ASRM_Content/Resources/Patient_Resources/Fact_Sheets_and_Info_Booklets_en_Espanol/Cirugia%20robotica%2011-29-12.pdf

[9] Paolo Dario, Eugenio Guglielmelli, Benedetto Allotta, "Robotics in Medicine", IEEE CONFERENCE PUBLICATIONS, 1994, p. 740.

[10] Abdulfattah A. Aboaba, Shihab A. Hameed, Othman O. Khalifa, Aisha H. Abdalla, Rahmat H. Harun, Nurzaini Rose Mohd Zain, "Towards a Computational Effective Paradigm for Image Guided Surgery (IGS)", IEEE CONFERENCE PUBLICATIONS, 2011, p. 1.

[11] Universidad Politécnica de Madrid, "Simulación, planificación quirúrgica y cirugía guiada por imagen" [en línea], fecha de consulta: [12 de julio de 2014] Disponible en: http://www.gbt.tfo.upm.es/Simulaci%C3%B3n,+planificaci%C3%B3n+y+cirug%C3%ADa+guiada+por+imagen

[12] AD alerta digital, "La cirugía guiada por ordenador permite a pacientes con cáncer o traumatismos recuperar su dentición" [en línea], fecha de consulta: [12 de julio de 2014] Disponible en: http://www.alertadigital.com/2012/04/13/la-cirugia-guiada-por-ordenador-permite-a-pacientes-con-cancer-o-traumatismos-recuperar-su-denticion/

[13] Gbigore C. Burdea Ph.D, "Virtual reality and robotics in medicine", IEEE CONFERENCE PUBLICATIONS, 1996, p. 16.

[14] Centro De Diagnóstico y Terapéutica Endoluminal, "Cirugía Mínimamente Invasiva", [en línea], fecha de consulta: [13 de julio de 2014] Disponible en: http://www.cdyte.com/pacientes/glosario/cirugia-minimamente-invasiva/

[15] Julien Mintenbeck, Ramon Estafia, Heinz Woem, "Design of a modular, flexible instrument with integrated DC-Motors for minimal invasive robotic surgery", IEEE CONFERENCE PUBLICATIONS, 2013, p. 1249.

[16] Studii Salamanti, "Robots para almacenaje y distribución de medicamentos", [en línea], fecha de consulta: [13 de julio de 2014] Disponible en: http://diarium.usal.es/jcsansas/2012/11/08/robots-para-almacenaje-y-distribucion-de-medicamentos/

[17] "Robots Asistenciales", [en línea], fecha de consulta: [13 de julio de 2014] Disponible en: http://robotsasistenciales.com/

[18] Discapacitado online, "ASIBOT", [en línea], fecha de consulta: [13 de julio de 2014] Disponible en: http://www.discapacidadonline.com/brazo-robotico asistencial-personas-discapacidad.html

[19] "Robots para la rehabilitación, prótesis y robots asistenciales", [en línea], fecha de consulta: [13 de julio de 2014] Disponible en: http://www-assig.fib.upc.es/~rob/protegit/treballs/Q2_03-04/aplic_medicas/Robots%20rehabilitacion.htm

[20] Exoesqueleto, [en línea], fecha de consulta: [13 de julio de 2014] Disponible en: http://www.exoesqueleto.com.es/iquestcoacutemo-funciona-un-exoesqueleto.html

Autor

[21] Xakata, "Exoesqueletos personales para todos: ésa es la propuesta de Panasonic", [en línea], fecha de consulta: [13 de julio de 2014] Disponible en: http://www.xataka.com/robotica/exoesqueletos-personales-para-todos-esa-es-la-propuesta-de-panasonic

[22] "Robótica medica en américa latina", [en línea], fecha de consulta: [13 de julio de 2014] Disponible en: http://robotmed.blogspot.com/

[23] ¿Quiénes somos?, "Tecnología y Rehabilitación", [en línea], fecha de consulta: [14 de julio de 2014] Disponible en: http://tecnologiayrehabilitacion.blogspot.com/2010/10/robotica-y-tecnologia.html

[24] Rafael Barea, "Cirugía robótica virtual", [en línea], fecha de consulta: [14 de julio de 2014] Disponible en: http://www.depeca.uah.es/depeca/repositorio/asignaturas/5/RealidadVirtual.pdf

 

 

Autor:

César Adrián Guayara Granda

Ciudad: Cuenca - Ecuador

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Estudiante de la Universidad Politécnica Salesiana – Sede Cuenca

 


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